Підручник Фізика 8 клас - А. М. Сердюченко - Освіта 2016 рік

Розділ 4. Електричний струм

ЧАСТИНА II. ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА

ВИСНОВКИ ДО РОЗДІЛУ 4

Конспект теоретичного матеріалу

• Електричним струмом називають спрямований рух вільних носіїв заряду.

• Умови існування струму: наявність вільних носіїв заряду; наявність електричного поля; замкнене електричне коло.

• Електричний струм проявляє себе в діях: тепловій, механічній, світловій, хімічній, магнітній.

• Речовини, які добре проводять електричний струм, називають провідниками, які не проводять — діелектриками. У металах електричний струм створюють вільні електрони.

• Джерело струму — пристрій, у якому діють сторонні сили і розділяють заряди (гальванічні елементи, акумулятори, генератори, термоелементи, фотоелементи, батареї).

• Електричне коло складається із джерела електричної енергії, споживачів і з’єднувальних провідників. За напрям струму прийнято вважати напрям, у якому рухається позитивний заряд.

• Сила струму (І) — фізична величина, яка чисельно дорівнює кількості електрики (заряду q), що переноситься за одиницю часу крізь площу поперечного перерізу:

I = ;

[І] = 1 A; q = І ∙ t; 1 кА = 1 А.

• Електрична напруга (U) — фізична величина, яка чисельно дорівнює роботі електричного струму з перенесення з однієї точки в іншу одиничного позитивного заряду:

U = ;

[U] = 1 В; 1 В = 1 .

• Силу струму вимірюють амперметром, який підключають в колі послідовно. Напругу вимірюють вольтметром, який підключають паралельно до ділянки, у якій вимірюють напругу.

• Опір провідника (R) — це властивість провідника чинити опір струму, який ним проходить.

• Опір металевого провідника залежить від його розмірів, матеріалу і температури:

R = p ,

де р — питомий опір провідника, [р] = Ом ∙ м.

• Змінювати опір ділянки кола можна за допомогою включення резисторів або реостатів. Змінювати напругу можна потенціометром.

• Основний закон електрики для ділянки кола — закон Ома: сила струму I в ділянці кола прямо пропорційна прикладеній напрузі U і обернено пропорційна опору провідникаR:

I = ;

• У разі послідовного з'єднання провідників:

І = const; U = U1+ U2+ … + Un;

R = R1+ R2+ … + Rn;

• У разі паралельного з єднання провідників:

U = const; I = I1 + I2 + … + In;

• Робота електричного струму:

А = q ∙ U; А = U ∙ І ∙ V, [А] = 1 Дж. 1 Дж = 1 В ∙ А ∙ с.

• Потужність струму:

P = ;

Р = U ∙ I; [Р] = 1 Вт = 1 В ∙ А;

• Закон Джоуля—Ленца: Q = I2 ∙ R ∙ t;

Якщо в провіднику струм справляє тільки теплову дію, то А = Q = І ∙ U ∙ t = I2 ∙ R ∙ t = t;

Р = І ∙ U = l2∙ R = .

• Теплову дію струму використовують в електронагрівальних приладах.

• Електроліти — це водні розчини солей, кислот і основ, а також їх розчини, у яких носіями струму є йони. Наприклад: розчин NaCI, Cu2SO4, розплав NaOH.

• Електроліз — виділення речовини на електродах під час проходження струму через електроліт.

Закон електролізу: маса речовини, виділеної на електроді, прямо пропорційна заряду, що пройшов через електроліт, m = k ∙ q; m = К ∙ l ∙ t, де К — електрохімічний еквівалент речовини;

[K] = ;

• Проходження електричного струму через газове середовище називають електричним розрядом. Види електричного розряду — несамостійний і самостійний. Види самостійного розряду: іскровий, тліючий, коронний, дуговий.

• Під час роботи з електричними приладами і пристроями завжди необхідно дотримуватись заходів безпеки.

• Необхідно знати, яких заходів вжити за ураження людини електричним струмом.

ВПРАВИ ДО РОЗДІЛУ 4

Обери правильну відповідь.

1. Одиниці вимірювання сили струму й напруги:

а) ампер, вольт

б) ом, вольт

в) ампер, ом

г) ампер, кулон

2. Хто з науковців спостерігав взаємодію двох провідників зі струмом?

а) А. Ампер

б) А. Вольта

в) Г. Ерстед

г) Ш. Кулон

3. Якими приладами вимірюють силу струму й напругу в електричному колі?

а) Амперметр, ватметр

б) амперметр, вольтметр

в) вольтметр, омметр

г) амперметр, омметр

4. Електропровідність металів пов’язана з…

а) наявністю великої кількості електронів у кристалічних ґратках

б) наявністю великої кількості протонів

в) наявністю великої кількості вільних електронів

г) підвищенням температури металів

5. За послідовного з’єднання провідників сила струму в колі дорівнює…

а) сумі сил струму на ділянках

б) різниці сил струмів на ділянках

в) добутку сил струмів на ділянках

г) на всіх ділянках однакова

6. За паралельного з’єднання провідників напруга…

а) однакова на всіх ділянках

б) дорівнює сумі напруг на всіх ділянках

в) дорівнює добутку напруг на всіх ділянках

г) дорівнює різниці напруг на всіх ділянках

7. Як правильно вмикати в електричне коло амперметр?

а) Паралельно з іншими елементами кола

б) Послідовно з іншими елементами кола

в) Паралельно до джерела струму

г) Послідовно з ключем

8. Як називається найпростіший пристрій, який виробляє електричний струм?

а) Електричне коло

б) Парова турбіна

в) Гальванічний елемент

г) Генератор

9. Які ви знаєте дії електричного струму?

а) Теплова, фізична, обертова

б) Теплова, хімічна, обертова

в) Магнітна, фізична, теплова

г) Фізична, магнітна, хімічна

10. Визнач число електронів, які проходять щосекунди через поперечний переріз провідника 1 за сили струму 0,8 мкА.

а) 5 ∙ 1012

б) 3 ∙ 1012

в) 8 ∙ 1012

г) 9 ∙ 1012

11. Вибери правильну формулу закону Ома для ділянки кола.

а) I =

б) I = U ∙ R

в) U =

г) R = U ∙ I

12. Як зміниться струм у провіднику, якщо напругу на кінцях провідника збільшити вдвічі?

а) Зменшиться вдвічі

б) Збільшиться вдвічі

в) Буде незмінним

г) Збільшиться в 0,5 разу

13. Одиниці вимірювання електричного опору:

а) ампер

б) кулон

в) ом

г) вольт

14. Провідники опором 4 Ом та 2 Ом ввімкнено в коло послідовно. Яким є загальний опір у колі?

а) 8 Ом

б) 2 Ом

в) 6 Ом

г) 1,3 Ом

15. Опір провідника залежить від…

а) напруги й сили струму в колі

б) геометричних розмірів провідника

в) геометричних розмірів і речовини, з якої виготовлено провідник

г) від речовини, з якої виготовлено провідник

16. За якою формулою визначається потужність електричного струму?

a) P =

б) Р = l ∙ U ∙ t

в) Р =

г) R = Q

17. Назви прилад для вимірювання роботи електричного струму.

а) Омметр б) Електролічильник

в) Ватметр г) Амперметр

18. Лампа має потужність 60 Вт і працює за робочої напруги 120 В. Який струм проходить через лампу?

а) 2 А

б) 0,5 А

в) 7200 мА

г) 60 А

19. Як зміниться кількість теплоти, яка виділяється в провіднику, якщо зменшити силу струму вдвічі за незмінного опору?

а) Зменшиться в 4 рази

б) Збільшиться в 8 разів

в) Зменшиться у 8 разів

г) Збільшиться в 4 рази

20. Електропрогравач споживає з мережі потужність 50 Вт. Скільки часу триває програвання пластинки, якщо робота струму за цей час становить 30 Вт ∙ год?

а) 30 хв

б) 36 хв

в) 20 хв

г) 1год

21. Які частинки є носіями електричного заряду в електролітах?

а) Електрони

б) Йони

в) Протони

г) Атоми

22. У якому середовищі електричний струм зумовлений впорядкованим рухом йонів та вільних електронів?

а) У металах

б) У вакуумі

в) У газах

г) Електролітах

23. Як позначають електрохімічний еквівалент?

а) k

б) F

в) I

г) t

24. Який символ пропущено в записі першого закону електролізу т = к…t?

а) F

б) l

в) R

г) I

25. Як зміниться маса речовини, яка відклалася на електроді під час електролізу, якщо силу струму в колі збільшити в 3 рази?

а) Зменшиться в 9 разів

б) Зменшиться в 3 рази

в) Збільшиться в 9 разів

г) Збільшиться в 3 рази

26. Якою є електрична провідність у металах?

а) Йонною

б) Електронною

в) Електронно-дірковою

г) Йонно-електронною

27. Який газовий розряд являє собою електричний пробій за високої напруги?

а) Несамостійний

б) Коронний

в) Іскровий

г) Тліючий

28. За якої сили струму відбувався електроліз, якщо за 20 хв на електроді виділилося 1,98 г міді?

а) 5 А

б) 1,98 А

в) 2 А

г) 4 А

Розв’яжи задачі

1. Ялинкова гірлянда складається з однакових ламп розрахованих на напругу 5,5 В кожна. Яка мінімальна кількість ламп знадобиться і як їх потрібно з’єднати, щоб гірлянду можна було підключити до мережі 220 В?

2. На скільки відсотків зміниться сила струму в колі, якщо вольтметр, який має опір 250 кОм, підключити до резистора опором 20 Ом?

3. Дріт було розрізано на три однакових частини, які потім з’єднано паралельно. Опір з’єднання, таким чином, виявся 9 Ом. Який був опір дроту до розрізання?

4. Скільки однакових резисторів по 8 Ом потрібно, щоб отримати опір 18 Ом? Намалюй відповідну схему.

5. У якому випадку під час свердлення отворів за допомогою електродриля витрати електроенергії стають більшими: якщо використовують заточене свердло чи затуплене? Відповідь обґрунтуй.

Орієнтовні теми навчальних проектів до розділу 4

1. Роль видатних учених у розвитку знань про електрику

2. Вплив роботи електростанцій на довкілля

3. Напівпровідники та їх використання

4. Плазма

5. Розрахунки розгалужених електричних кіл

6. Знайомлюсь із законами Кірхгофа

Для тих, хто хоче знати більше

Євген Оскарович Патон (1870-1953 рр.) — видатний український вчений в галузі електрозварювальних процесів і мостобудування. Він розробив метод швидкісного електричного зварювання (метод Патона), винайшов спосіб автоматичного швидкісного електричного зварювання, створив методи розрахунку споруд мостів, впровадив технологію та обладнання для зварювання спеціальних сталей, зокрема, для танкових башт.

Ім’ям Є. О. Патона названо міст через Дніпро.

Наукові праці Є.О. Патона мають світове значення.

Задачі для допитливих

1. Залізна кулька падає на залізну плиту. Порівняй висоту підскоку кульки після удару у двох випадках:

а) кулька і плита незаряджені.

б) кулька заряджена, плита незаряджена.

Чи впливає на відповідь знак заряду?

2. Як за допомогою зарядженої скляної палички надати двом стальним кулькам заряди різного знаку, причому так, щоб заряд самої палички не змінився?

3. Як передати електроскопу заряд, який у декілька разів більший за заряд наелектризованої скляної палички? Крім зарядженої палички й електроскопа, є невелика металева кулька на ізолюючій ручці.

4. На відстані 9 см один від одного розташовані позитивні заряди 8 нКл і 2 нКл. Де потрібно розташувати третій заряд, щоб компенсувати відштовхування цих позитивних зарядів?

5. Для того щоб електричне коло, через яке електродвигуни тролейбуса отримують електричний струм, було замкнене, тролейбусна лінія має два контактних проводи. Як же замикається коло живлення електродвигунів трамваїв та електричок, адже їх лінії мають лише один контактний провід?

6. Як за допомогою вимірювальних приладів визначити довжину мідного дроту, який сплутаний у клубок? Які прилади для цього знадобляться? Поверхня дроту вкрита тонким шаром непровідного лаку, кінці дроту стирчать з клубка.

7. Електрична плитка має дві спіралі і перемикач, яким можна залишати увімкнутою тільки одну з двох спіралей або з’єднувати їх послідовно чи паралельно. Якщо увімкнута перша спіраль, то повна каструля з водою закипає за 4 хв, якщо увімкнута друга спіраль, повна каструля води закипає за 12 хв. За скільки хвилин закипить повна каструля з водою, якщо будуть увімкнуті обидві спіралі: 1) послідовно; 2) паралельно?

8. Після зміни конструкції амперметра ціна поділки приладу змінилася, тому на нього треба нанести іншу шкалу. Як це зробити, маючи інший амперметр?

9. Спробуй послідовно увімкнути в коло дві лампи різної потужності (наприклад, 100 і 25 Вт), розраховані на однакову напругу. Яка із ламп світитиме яскравіше? Чому?

Домашня лабораторія

Завдання 1. Постав в стакан електричну лампу (можна зіпсовану), поклади на її поверхню дерев’яну або пластмасову лінійку, після її зрівноваження піднеси до одного з її кінців наелектризоване тіло, поясни явище, яке спостерігаєш.

За допомогою цієї установки перевір, які предмети, що є вдома, електризуються (гребінець, гумова кулька, пластикові пакети, пляшки).

Завдання 2. Придумай схему для свого будинку, щоб електричну лампу можна було вмикати і вимикати із різних кімнат.

Завдання 3. У тебе в квартирі немає годинника, як, дивлячись на покази електролічильника, визначити інтервал часу, який проходить?

Завдання 4. В тебе є: акумулятор, вольтметр, амперметр, з’єднувальні провідники і резистор невідомого опору. Як визначити опір невідомого резистора?

Завдання 5. Як визначити масу невеликого стального тіла, маючи спиртівку, банки з водою, калориметр, термометр і мензурки?

Завдання 6. Дай відповідь і перевір на досліді. Стакан наполовину заповнений окропом. У якому із випадків отримуємо холоднішу воду: 1) якщо почекати 5 хв, а потім долити в стакан холодну воду; 2) якщо відразу долити холодну воду, а потім почекати 5 хв?

Завдання 7. Візьми електричну лампочку розжарювання й уважно прочитай напис на балоні лампи (зазначено потужність і напругу). За цими параметрами визнач опір лампи в робочому стані. Розрахуй довжину спіралі, якщо відомо, що вона виготовлена з вольфрамового дроту діаметром 0,08 мм.

Завдання 8. Запиши за паспортом потужність домашнього електричного чайника (електрокип’ятильника). Визнач кількість теплоти, що виділяється за 15 хв, а також вартість споживаної за цей час електроенергії.

Рекомендації до написання рефератів на тему «Видатні українські вчені й конструктори»

Тим, хто цікавиться фізикою, пропонуємо знайти інформацію та написати реферат про роль українських учених і конструкторів у розвитку світової науки і техніки.

От де, люде, наша слава,

Слава України

Т. Г. Шевченко

Всесвітньо відомі вчені-фізики й конструктори з українським корінням

• Іван Пулюй

• Борис Грабовський

• Зенон-Володимир Хриплий

• Микола Пильчиков

• Степан Тимошенко

• Сергій Корольов

• Юрій Кондратюк

• Олександр Смакула

• Ігор Сікорський

• Євген Патон

• Олег Антонов

• Архип Люлька

Структура реферату: титульна сторінка; план; вступ; основна частина (розділи, пункти і підпункти); висновки; список використаних джерел; додатки.

Вимоги до змісту основної частини реферату

• у наукових текстах не рекомендується вести мову від першої особи однини (судження краще висловлювати в безособовій формі);

• при згадуванні в тексті прізвища обов’язково перед ним ставити ініціали;

• кожний розділ (пункт) починати з нової сторінки;

• при викладанні різних поглядів і наукових положень, цитат, витягів з літератури, необхідно покликатися на використане джерело.

Що писати у висновках?

Висновки — самостійна частина, у якій не слід просто переказувати зміст роботи. У них потрібно висвітлити такі аспекти:

• оцінити ступінь досягнення мети і виконання завдань роботи;

• визначити, що є цінним, а що викликає сумніви.

Вимоги до оформлення реферату

Текст роботи необхідно писати розбірливо, з одного боку аркуша (формат А-4), поставити номери сторінок. Одночасно необхідно чітко виділити (кольором, підкресленням, відступом) окремі частини (абзаци), розділи, пункти і підпункти, варто уникати скорочення слів.

Якщо текст реферату набирається на комп’ютері, треба дотримуватися ще й таких правил:

• набір тексту здійснюється стандартним 14 шрифтом TimesNewRoman;

• назви розділів краще набирати 14 шрифтом (усі літери великі напівжирні), а пункти і підпункти виділяти напівжирним курсивом;

• міжрядковий інтервал — 1,5;

• відступ в абзацах — 1,25;

• текст реферату необхідно друкувати, залишаючи поля таких розмірів: ліве — 25 мм, праве — 15 мм, верхнє — 20 мм, нижнє — 20 мм;

• нумерувати сторінки зверху посередині;

• обсяг реферату — 15-20 сторінок.

Це цікаво знати

• Розвівши 1 мл чорнила в 1 л води, а потім 1 мл цього розчину — в ще одному літрі води, ми отримаємо розведення в мільйон разів. Незважаючи на це, отриманий розчин буде мати цілком помітне забарвлення. Звідси випливає, що обсяг частинок чорнила набагато менший, ніж мільйонна частина мілілітра.

• Молекули повітря в твоїй кімнаті мчать зі швидкістю приблизно півкілометра в секунду. Це становить близько 2000 км/год — швидше звуку! Тільки май на увазі, що ця швидкість середня, адже швидкості всіх молекул неоднакові.

• Кристалічні тіла теж можуть мати плинність. Наприклад, гірські льодовики повільно стікають в долини. Плинність кристалів пояснюють дефектами їх кристалічної решітки.

• Щоб метровий стовп води або спирту стиснути на 1 см, потрібно великий тиск близько 200 атмосфер. Але щоб так само стиснути стрижень з металу, потрібно тиск вже в 10 тисяч атмосфер!

• Встановлено, що молекули води здійснюють близько 100 мільярдів перескоків в секунду.

• Слово «газ» придумано вченими. Воно походить від грецького слова «хаос» — безлад. Видно натяк на характер руху частинок газу.

• Літр повітря можна стиснути до обсягу наперстка.

• Кожна молекула повітря відчуває ні багато ні мало чотири мільярди зіткнень в секунду зі своїми сусідками.

• Із поверхні всіх водойм на Землі щодоби випаровується близько 7000 км3 води. Басейн з такою кількістю води мав би розміри 80x90 км за кілометра глибини!

• Бурштин — це скам’яніла смола хвойних дерев, які росли на Землі сотні тисяч років тому. Електризація бурштину тертям була відома ще до нової ери.

• 1700 року англійцю Уоллу вперше вдалося отримати електричну іскру, яка з тріском проскочила між шматком бурштину і пальцем вченого.

• Якщо досліди з бурштином проводити в темряві і тиші, то можна легко помітити маленькі іскорки і навіть почути їх тріск. Згадаймо, що різні іскрові явища ми відносимо до електричних явищ. Ось чому електрику назвали «бурштиновим» ім’ям.

• Електризація тіл нам добре відома в побуті. За її вини дуже швидко притягують пил поліровані меблі і килими, липнуть до тіла синтетичні сорочки та сукні, «іскрять» кофти та светри.

• Електризації піддаються всі тіла: великі і маленькі, тверді, рідкі та газоподібні, наприклад грозові хмари.

• Електризація тіл тертям і індукцією — тільки два способи зробити тіло зарядженим. Електризація може відбуватися також за нагрівання тіла або вигину, під дією світла або рентгенівських променів.

• Якщо атом збільшити так, щоб ядро прийняло розмір дрібної монети, то відстань між ядром і електронами стала б дорівнювати цілому кілометру.

• Якби іони металу могли текти проводами, то отримали б не струм у проводі, а течію самого проводу (адже провід — це і є іони металу).

• Іони рідин і газів, на відміну від іонів твердих тіл, рухливі. Завдяки цьому ми, наприклад, відчуваємо запах озону під час грози.

• Дію струму на живі організми називають фізіологічною дією струму. Вона викликає скорочення м’язів і інші явища. У просторіччі іноді кажуть: «Вдарило струмом».

• Вплив струму на організм людини може сприйматися не тільки як «удар». Наприклад, відвідуючи лікаря-фізіотерапевта і приймаючи процедуру електрофорез, ми відчуваємо шкірою печіння 1 поколювання.

• Підраховано, що за сили струму в 1 А через металевий провідник щомиті проходить понад 6 тисяч мільйонів мільярдів електронів.

• Напруга, яку вважають безпечною для людини в сухому приміщенні, становить до 36 В. Для вологого приміщення це значення опускається до 12 В.

• У XIX сторіччі в якості лічильників електроенергії використовували ванночки з розчином мідного купоросу. Протікання струму викликало осідання міді на електродах. Відповідно до збільшення її маси і судили про кількість отриманої електрики.

• 1 кВт ∙ год електроенергії достатньо для випічки 36 кг хліба, видобутку 30 кг нафти або 40 кг кам’яного вугілля, виробництва 2 кг паперу.

• Опір провідника сильно залежить від температури. Наприклад, опір холодної праски — 10-20 Ом, а гарячої — близько 40-80 Ом.

• Скляні балони ламп потужністю до 40 Вт не заповнюють газом, створюючи в них вакуум. Тому, щоб уповільнити випаровування вольфраму, температуру спіралі доводиться трохи знижувати. Через це світло лампи набуває неприємного жовтуватого відтінку.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити